abcArq Bras CardiolArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologiakz9SfBs537rN8jNw6dkw3ypS0066-782X2015002400479S0066-782X201500505009510.5935/abc.20150095Original ArticlesHigh-fat Diet Promotes Cardiac Remodeling in an Experimental Model of ObesityMartinsFernando1CamposDijon Henrique Salomé2PaganLuana Urbano2MartinezPaula Felippe12OkoshiKatashi2OkoshiMarina Politi2PadovaniCarlos Roberto3SouzaAlbert Schiaveto de1CicognaAntonio Carlos2Oliveira-JuniorSilvio Assis de1Universidade Federal de Mato Grosso do SulPrograma de Pós-graduação em Saúde e Desenvolvimento na Região Centro-OesteCampo GrandeMSBrazilPrograma de Pós-graduação em Saúde e Desenvolvimento na Região Centro-Oeste – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande, MS - BrazilUniversidade Federal de Mato Grosso do SulUniversidade Estadual PaulistaFaculdade de Medicina de BotucatuBotucatuSPBrazilFaculdade de Medicina de Botucatu – Universidade Estadual Paulista (FMB/UNESP), Botucatu, SP – BrazilUniversidade Estadual PaulistaUniversidade Estadual PaulistaInstituto de Biociências de BotucatuBotucatuSPBrazilInstituto de Biociências de Botucatu – Universidade Estadual Paulista (IBB/UNESP), Botucatu, SP – BrazilUniversidade Estadual PaulistaMailing Address: Silvio Assis de Oliveira Júnior, UFMS. Rua Eduardo Santos Pereira, 804, Apto 501, Monte Castelo. Postal Code 79010030, Campo Grande, MS – Brazil. E-mail: silviojr_fisio@yahoo.com.br, oliveirajr.ufms@gmail.com
Author contributions
Conception and design of the research: Campos DHS, Martinez PF, Cicogna AC, Oliveira-Junior SA; Acquisition of data: Martins F, Campos DHS, Pagan LU, Okoshi K, Souza AS; Analysis and interpretation of the data: Martins F, Martinez PF, Okoshi K, Okoshi MP, Oliveira-Junior SA; Statistical analysis: Padovani CR, Oliveira-Junior SA; Obtaining financing: Oliveira-Junior SA; Writing of the manuscript: Martins F, Martinez PF, Oliveira-Junior SA; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Martinez PF, Okoshi MP, Padovani CR, Cicogna AC,.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
180820151120151055479486150420150906201501062015This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.AbstractBackground:
Although nutritional, metabolic and cardiovascular abnormalities are commonly seen in experimental studies of obesity, it is uncertain whether these effects result from the treatment or from body adiposity.
Objective:
To evaluate the influence of treatment and body composition on metabolic and cardiovascular aspects in rats receiving high saturated fat diet.
Methods:
Sixteen Wistar rats were used, distributed into two groups, the control (C) group, treated with isocaloric diet (2.93 kcal/g) and an obese (OB) group, treated with high-fat diet (3.64 kcal/g). The study period was 20 weeks. Analyses of nutritional behavior, body composition, glycemia, cholesterolemia, lipemia, systolic arterial pressure, echocardiography, and cardiac histology were performed.
Results:
High-fat diet associates with manifestations of obesity, accompanied by changes in glycemia, cardiomyocyte hypertrophy, and myocardial interstitial fibrosis. After adjusting for adiposity, the metabolic effects were normalized, whereas differences in morphometric changes between groups were maintained.
Conclusion:
It was concluded that adiposity body composition has a stronger association with metabolic disturbances in obese rodents, whereas the high-fat dietary intervention is found to be more related to cardiac morphological changes in experimental models of diet-induced obesity.
Cardiac remodeling results from aggression or continuous overload conditions, and causes molecular, cellular and interstitial changes that manifest clinically as changes in the size, mass, geometry, and function of the heart1,2. Experimental studies, including exogenous obesity models, i.e. diet-induced obesity, have reported myocardial hypertrophy and interstitial fibrosis associated with functional disorders3-11. In the metabolic context, disturbances related to cholesterol and lipid levels, as well as to glucose metabolism have also been frequently shown as comorbidities in experimental models of high energy diet-induced obesity5-7,9-11.
Although dietetic interventions have been frequently used in studies on obesity, the distinction between treatment responses and adiposity-related effects has been poorly investigated. High-fat and high-energy diets, per se, are associated with different tissue and systemic changes in rodents, regardless of obesity12-15. On the other hand, numerous endocrine, paracrine and autocrine properties have been attributed to the adipose tissue, highlighting its important role on the coordination of metabolic and cardiovascular abnormalities16,17.
This study was primarily aimed to assess the nutritional, metabolic and cardiovascular profiles of rats undergoing a high-fat, high-energy diet. The initial hypothesis was that the dietetic intervention would be associated with the manifestation of obesity, metabolic disturbances, including glycemic and dyslipidemic disorders, and evidence of cardiac remodeling in rodents. The second aim was to differentiate the effects resulting from the treatment from those related to increased adiposity. The hypothesis was that the influence of body composition on such responses surpasses the effects associated with diet.
Methods
The scientific project was evaluated and approved by the Animal Ethics Committee of the Federal University of Mato Grosso do Sul (CEUA / UFMS), and in conformity with the Brazilian College of Animal Experimentation (COBEA).
Animals and experimental protocol
Sixteen male Wistar rats, aged 30 days, were studied. Previous studies5 of our research group were considered for sample size determination. The animals were randomly assigned to either Control (C) group or Obese (OB) group, to receive a isocaloric diet (2.93 kcal/g) or a high-fat, high-energy diet (3.64 kcal/g) respectively, for 20 weeks. The animals were kept in individual cages at a temperature of 22 ± 2°C and humidity of 55 ± 5%, under 12 h light / 12 h dark cycles, with free access to water.
The experimental diets differed only in their lipid content, and were balanced in terms of proteins, carbohydrates, vitamins and minerals. The isocaloric diet provided 34.3% of energy from protein, 57.1% from carbohydrate, and 8.6% from fat (3.3% from unsaturated and 5.3% from saturated fat). The high-fat intervention provided 24.0% of energy from protein, 53.3% from carbohydrate, and 22.7% from fat (8.0% from unsaturated and 14.7% from saturated fat). Both diets contained soybean bran and husk, and were supplemented with vitamins and minerals18.
Nutritional and murinometric characterization
Nutritional characterization comprised evaluation of food intake (FI), energy intake (EI) and energy efficiency. Food intake was assessed daily, and EI was calculated by the formula: FI x (energy value of the diet)3,7,9,10. Energy provided by fatty acids was calculated by the formula: EI x (% fat provided by the diet)7. In order to evaluate the efficiency of conversion of dietary energy into body mass, food efficiency (FE) was calculated by weight gain (g) / total energy intake (kcal) rate3,7,9,10.
For body composition analysis, body mass was measured weekly, using a digital scale. Weight gain was calculated by subtracting the final weight from the initial weight. After euthanasia, adiposity measures were obtained considering retroperitoneal, epididymal and visceral fat masses5-9. Total body adiposity was calculated by the relationship between the sum of fat in each compartment (CF) and the final body mass (BM): ΣCF×100/(BM - ΣCF)7,10
Metabolic characterization
Glucose tolerance test was performed after a 12-hour fast, and blood samples collected from caudal artery were used for glucose analysis. Intraperitoneal administration of 20% glucose (glucose monohydrate, Merck, São Paulo, Brazil) (2 g/kg) was performed, followed by measurement of glucose levels at 30, 60, 90, 120, 180 and 240 minutes7,10, using a glucose meter (ACCU-CHEK GO KIT, Roche Diagnostic Brazil Ltda, SP, Brazil).
Two days after in vivo analysis, the animals were kept under fasting for 12 hours, anaesthetized intraperitoneally with sodium pentobarbital (50 mg/kg) and euthanized by decapitation. Blood samples were collected, centrifuged (3,000 rpm) and stored for further analysis. Biochemical analyses included measurements of serum glucose, triglycerides, total cholesterol, HDL, LDL, albumin and total protein, using an enzymatic method with specific kits.
Cardiovascular characterization
Cardiovascular characterization comprised determination of systolic arterial pressure, echocardiographic analysis, cardiopulmonary morphology analysis and myocardial morphometry. Systolic arterial pressure was measured by plethysmography19 using a sphygmomanometer (709-0610, Narco Bio-Systems ®, Austin, TX, USA) at the end of experimental period. Two days later, transthoracic echocardiography was performed to assess cardiac function and structure, according to previously described methods20-22.
Following the measurement of body mass, the animals were anesthetized intramuscularly with a ketamine hydrochloride (50 mg/kg) and xylazine hydrochloride (1 mg/kg) solution. For the echocardiography test, the anterior chest hair was removed and the animals were examined in the left lateral decubitus position. For determination of cardiac chambers, one-dimensional guided M-mode images were obtained with the ultrasound beam oriented by two-dimensional imaging, and the transducer in the parasternal short-axis position. Images of the left ventricle (LV) were obtained at the papillary muscle level, by positioning the M-mode cursor below the plane of the mitral valve21, and images of the thoracic aorta and left atrium were obtained by positioning the M-mode cursor below the plane of the aortic valve. The images were recorded with the use of a printer (UP-890, Sony Co., Japan), and the cardiac structures were measured manually using a precision pachimeter. Left ventricular end-diastolic diameter (LVDD), posterior wall diastolic thickness (PWDT) and interventricular diastolic septum thickness (IVDST) were measured at the point of maximum diameter of the ventricular cavity. Left ventricular end-systolic diameter (LVED), posterior wall systolic thickness (PWST) and interventricular systolic septum thickness (IVSST) were measured at the point of minimum diameter of the ventricular cavity. Left atrium (LA) was measured at its maximum diameter. Left ventricular mass (LVM) was calculated by the formula: LVM = [(LVDD+PWDT+IVDST)3-(LVDD)3]x1.04. The following variables were derived from the above-mentioned dimensions: relative thickness of the LV (PWDT/ LVSD),LVDD/FBW, LA/FBW and LVM Index (LVMI, LVM/FBW) where FBW refers to final body weight.
Left ventricular systolic function was evaluated by using the following parameters:
– Percentage of endocardial shortening: [(LVDD - LVED)/LVDD];
– Posterior wall shortening velocity (PWSV).
Diastolic function was evaluated by the parameters: ratio of the peak early filling velocity (E-wave) to peak atrial contraction velocity (A-wave) of transmitral flow (E/A ratio); E-wave decelaration time (DT) and isovolumetric relaxation time (IVRT). The echocardiography was performed using a commercially available echocardiographic system with an 11.5-MHz transducer (Vivid S6, General Electric Medical Systems). All measurements were performed by the same investigator, following the American Society of Echocardiography guidelines23.
For evaluation of macroscopic morphology, the atrial mass, right ventricle mass (RVM), and left ventricle mass (LVM) were expressed both in absolute values and in relation to final body mass (BM) and tibia length. Morphometric analysis of myocardium, involving both myocyte cross-sectional areas (MCSAs) and interstitial collagen fraction (ICF) was performed in LV samples. Tissue fragments were fixed in 10% formalin24, embedded in paraffin, and 7- μm sections were cut and stained with hematoxylin and eosin (HE) or Picrosirius Red (PR). Sections stained with HE were used for analysis of MCSAs, encompassing 50-100 cardiomyocytes, whereas sections stained with PR were used for quantification of ICF.
Statistical Analysis
Statistical analysis was performed using SYSTAT®, version 12.0 (Systat Software, Inc.). The Kolmogorov-Smirnov test was used to evaluate data distribution. Parametric results were analyzed using Student's t-test and expressed as mean and standard deviation. Non-parametric findings were analyzed using the Mann-Whitney U-test, and expressed as median and interquartile range. Analysis of covariance (ANCOVA) was used to examine the effect of adiposity as an intervening variable on metabolic and cardiovascular outcomes, considering the measures related to adipose tissue as covariables. To draw statistical conclusions, the level of significance was set at 0.05.
Results
With respect to nutritional behavior and body composition, although the C group had lower food intake and unchanged energy consumption, higher fat intake, energy efficiency, body mass, and changes in body weight and adiposity were observed in the OB group as compared with controls (Table 1).
Nutritional behavior and murinometric parameters (mean and standard deviation)
Variables
Group
p-value
Control (C)
Obese (OB)
Food intake (g/day)
28.8 ± 3.0
22.6 ± 1.8
0.0002*
TEI (kcal/day)
84.3 ± 8.6
82.2 ± 6.7
0.5864
TEI · Fat (kcal)
708 ± 73
1956 ± 159
< 0.001*
Energy efficiency (kcal/g)
0.030 ± 0.003
0.036 ± 0.003
0.0007*
Final body mass (g)
506 ± 59
575 ± 60
0.0369*
Weight change (%)
230 ± 35
269 ± 36
0.0415*
Adiposity
4.89 ± 1.26
8.18 ± 1.47
0.0003*
TEI: total energy intake; TEI · Fat: total energy intake in relation to fat consumption;
p < 0.05 vs. C; Student's t-test.
In the context of metabolism, levels of lipid, cholesterol, protein and albumin were not significantly different between the groups. However, glucose levels were different between groups, and hyperglycemia was observed in the OB group (Table 2).
Biochemical profile and glucose tolerance (mean and standard deviation)
Variables
Group
p-value
Control (C)
Obese (OB)
Triglyceride
68.8 ± 11.5
78.9 ± 15.5
0.1650
Cholesterol (mg/dL)
67.8 ± 7.5
72.6 ± 14.3
0.4138
HDL (mg/dL)
22.5 ± 2.7
22.1 ± 3.0
0.7639
LDL (mg/dL)
31.4 ± 4.6
34.8 ± 9.4
0.3774
VLDL (mg/dL)
13.9 ± 2.4
15.8 ± 3.2
0.1991
Protein (mg/dL)
5.74 ± 0.32
5.75 ± 0.18
0.9700
Albumin (mg/dL)
3.23 ± 0.18
3.25 ± 0.07
0.8147
Glucose (mg/dL)
87.8 ± 6.4
97.0 ± 10.2
0.0480*
AUC
27699 ± 3109
29366 ± 6123
0.5036
HDL: high density lipoprotein; LDL: low density lipoprotein; VLDL: very low density lipoprotein; AUC: area under the curve; AUC: Glucose tolerance
p < 0.05 vs. C;Student’s t-test.
In agreement with these findings, the OB group showed altered glucose tolerance as compared with C group (Figure 1), although no changes in area under the curve were observed. In the covariance analysis, after adjusting the values for adiposity, glucose levels were found to be normal in both groups (C, 93 ± 4; OB, 94 ± 4 mg/dL, p > 0.05).
Glucose levels during glucose tolerance test; control group (blue line); obese group (red line); *p < 0.05; ANOVA and Bonferroni test.
Considering the in vivo cardiovascular results, no changes in systolic arterial pressure or cardiac function were observed in response to diet. In the structural aspect, only absolute values of left atrium diameter were found to be increased in the OB group (Table 3).
Systolic arterial pressure and parameters of cardiac morphological and functional performance (mean and standard deviation)
Variables
Group
p-value
Control (C)
Obese (OB)
SAP (mg/dL)
115 ± 7
118 ± 19
0,6687
Cardiac frequency (bpm)
233 ± 27
235 ± 19
0.8401
Left atrium (mm)
5.50 ± 0.52
6.00 ± 0.37
0.0429*
LAs/AA
1.37 ± 0.11
1.40 ± 0.10
0.5200
LVM (g)
0.86 ± 0.17
0.94 ± 0.13
0.2867
LVDD (mm)
8.44 ± 0.68
8.92 ± 0.59
0.1564
LVED (mm)
4.14 ± 0.55
4.56 ± 0.66
0.1980
PWDT (mm)
1.39 ± 0.06
1.40 ± 0.07
0.8528
IVDST (mm)
1.40 ± 0.05
1.40 ± 0.06
0.9669
Relative thickness**
0.33 ± 0.02
0.31 ± 0.02
0.1188
Endocardial shortening (mm)
51.0 ± 2.9
49.1 ± 4.8
0.3366
SVLVPW (mm/s)
1.64 ± 0.22
1.46 ± 0.11
0.0638
EF (ml)
0.88 ± 0.02
0.87 ± 0.04
0.2954
E/A ratio
1.45 ± 0.21
1.42 ± 0.17
0.7721
DT
48.6 ± 6.3
48.5 ± 8.4
0.9736
IVRT
30.1 ± 2.9
27.9 ± 2.7
0.1335
IVRT/ R-R
59.2 ± 6.2
55.0 ± 3.8
0.1201
SAP: systolic arterial pressure; LA/AA: ratio of left atrium diameter to aortic artery diameter; LVM: left ventricle mass; LVDD: left ventricular end-diastolic diameter;LVED: left ventricular end-systolic diameter; PWDT: posterior wall diastolic thickness; IVDST: interventricular diastolic septum thickness;
posterior wall systolicthickness in relation to LVDD; SVLVPW: shortening velocity of the left ventricle posterior wall; EF: ejection fraction; E/A ratio: E-wave to A-wave ratio (velocity oftransmitral flow); DT:E-wave decelaration time; IVRT: isovolumetric relaxation time of the left ventricle; IVRT/ R-R: isovolumetric relaxation time of the left ventricle inrelation to R-R interval (cardiac frequency);
p < 0.05 vs. C; Student's t-test.
Additionally, although macroscopic findings were similar between the groups, higher values of MCSAs and ICF fraction were observed in the OB group as compared with controls (Table 4).
Estimators (mean and standard deviation) of macroscopic and microscopic morphology of the heart
Variables
Group
p-value
Control (C)
Obese (OB)
Atrial mass (mg)
119 ± 35
145 ± 30
0.1327
RVM (mg)
300 ± 41
303 ± 52
0.9295
LVM (mg)
796 ± 94
805 ± 82
0.8351
Atrial mass/BM (mg/g)
0.245 ± 0.074
0.263 ± 0.048
0.5610
RVM/BM (mg/g)
0.619 ± 0.101
0.546 ± 0.059
0.1013
LVM/BM (mg/g)
1.64 ± 0.22
1.46 ± 0.11
0.0638
MCSAs (μm2)
94.9 ± 6.5
103.1 ± 3.2
0.0190*
ICF (%)
2.20 ± 1.08
4.33 ± 2.58
0.0486*
RVM: right ventricle mass; LVM: left ventricle mass; BM: final body mass; Atrial mass/BM: atrial mass-to-final body mass ratio; RVM/BM: right ventricle mass-to-final bodymass ratio; LVM/BM: left ventricle mass-to-final body mass ratio; MCSAs: myocyte cross-sectional areas; ICF: interstitial collagen fraction;
p < 0.05 vs. C; Student’s t-test.
After adjusting the morphometric values for adiposity indexes, no changes in the MCSAs (C, 95 ± 3; OB, 103 ± 3 μm2, p < 0.05) and ICF (C, 2 ± 1; OB, 5 ± 1 %, p < 0.05) values were observed.
Discussion
In accordance with the initial hypothesis of this study, high-fat diet associates with manifestation of obesity, metabolic disturbances and cardiac remodeling in rodents. This hypothesis was largely confirmed by the results, since the occurrence of obesity was associated with hyperglycemia, altered glucose tolerance, and morphometric indicators of cardiac remodeling in rats treated with high-fat, high-energy diet. However, the second hypothesis was only partly confirmed, since although glucose changes were found to be directly related to body composition, the cardiac findings resulted from diet-related factors, independently of adiposity.
With respect to the effects of diet on nutritional behavior and adiposity, although no change in energy intake was observed on both groups, the OB group had higher fat intake and energy efficiency and, as a consequence, higher BMI, as compared to the C group. High-fat diets are classically associated with accumulation of body reserves and fat due to the high energy density of lipids25. In this context, the increase in body mass may have resulted from the development of adiposity, which corroborates with obesity, in accordance with previous findings3-10.
Consequently, in the metabolic aspect, hyperglycemia and altered glucose tolerance in the OB group was mainly caused by obesity. Adipose tissue hypertrophy is associated with the production of inflammatory cytokines, which may lead to hyperglycemia, insulin resistance and, consequently, altered glucose tolerance16,17. Results of glucose measurements are in accordance with previous evidence that high-fat diet-induced obesity associates with altered glucose and insulin metabolism5,10,11. On the other hand, neither lipid levels nor cholesterol levels were affected by the treatment (Table 2). Regarding lipid concentrations, continuously increased levels of insulin may have stimulated triglyceride uptake by adipocytes, contributing to adipogenesis and inhibiting lipolysis, and hence attenuating the increase in triglyceride levels26. In addition, unchanged levels of cholesterol may be associated with quantities of cholesterol equivalent in experimental diets. Changes in cholesterol levels have been reported only by studies in which oxidized cholesterol was added to the diets27,28. These findings differ from those reported in previous approaches in the literature, and further studies aiming to better explain these results are still needed.
Concerning the cardiovascular aspect, the systolic pressure was not influenced by diet-induced obesity. In a recent study8, although an increase in adipose tissue has led to metabolic and hormonal changes, no changes in arterial pressure were observed at 15 and 30 week. We have previously reported that systolic pressure in rats with diet-induced obesity was affected by physical stress6 and progression of the experimental protocol, although in the end of the experiment, arterial pressure levels remained unchanged7. Therefore, the possibility that changes in arterial pressure may have occurred in the present experimental model cannot be ruled out, and further investigations are needed to clarify this effect.
Similarly, the echocardiographic study and macroscopic analysis did not reveal significant changes in cardiac structure or function. Although different from previous studies5,7,10, considering that cardiac remodeling encompasses complex processes related to cardiovascular adaptation and defense to chronic overload, the possibility that these responses were not produced during this experimental period (20 weeks) cannot be excluded. This is corroborated by a previous study8, in which the pressure overload in response to diet and/or body composition induced cardiac injury only at 15 weeks, and cardiac remodeling was observed by 30 weeks after intervention. Also, values of microscopic morphology variables were affected by the high-fat diet in this study, suggesting evidence or cardiac remodeling.
Intriguingly, myocardial hypertrophy and interstitial fibrosis were not modulated by increased adiposity in the OB group, implicating that diet was the main determinant of cardiac remodeling. Saturated fats are the main metabolic fuel for the heart29-31 and, paradoxically, accumulation of excess lipid may stimulate mitochondrial overload and activates molecular mechanisms of cardiac remodeling31. As a result, lipotoxicity31 and/or oxidative stress32may be related to the onset of cardiac remodeling. Accumulation of products of lipid metabolization generates the production of potential intracellular substrates for non-oxidative, damaging processes, such as diacylglycerol and ceramide, which act in molecular pathways of cardiomyocyte hypertrophy, apoptosis and interstitial fibrosis31. In addition, free radicals produced during lipid oxidation cause cellular damage by oxidative damage to proteins and DNA32, and interact with pathways that regulate myocardial hypertrophy and interstitial remodeling32. Based on the current findings, further studies need to be carried out to investigate different mechanisms associated with the development of cardiovascular disturbances using diet-induced obesity models.
Therefore, it can be concluded that increased body adiposity has a stronger association with metabolic disturbances than dietary fat overload, whereas the high-fat dietary intervention is found to be more related to cardiac changes in experimental models of exogenous obesity. Similarly, by using canonical correlation analysis, we verified that the consumption of saturated fat was the main cause of various disturbances in an experimental model of obesity induced by a high-energy, high-sucrose and high-fatty acid diet7. This is the first study to differentiate the effects of obesity condition from the effects of a high-fat diet. It is clear, however, that further studies are needed in order to confirm or not the evidence here described. It is suggested that the use of different diet compositions and different fatty acids is investigated in future studies in order to clarify the effects of different components of the treatment.
Conclusion
High-fat diet was associated with obesity, hyperglycemia, and myocardial hypertrophy and interstitial fibrosis. While the metabolic disturbances were associated with obesity, cardiac remodeling were directly associated with diet.
Sources of Funding
This study was partially funded by Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) and Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (FUNDECT).
Study Association
This article is part of the thesis of master submitted by Fernando Martins, from Universidade Federal de Mato Grosso do Sul.
Acknowledgements
We thank José C. Georgette and Mário B. Bruno for technical assistance.
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R. Eduardo Santos Pereira, 804, Apto 501, Monte Castelo. CEP 79010-030, Campo Grande, MS – Brasil E-mail: silviojr_fisio@yahoo.com.br, oliveirajr.ufms@gmail.com
Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Campos DHS, Martinez PF, Cicogna AC, Oliveira-Junior SA; Obtenção de dados: Martins F, Campos DHS, Pagan LU, Okoshi K, Souza AS; Análise e interpretação dos dados: Martins F, Martinez PF, Okoshi K, Okoshi MP, Oliveira-Junior SA; Análise estatística: Padovani CR, Oliveira-Junior SA; Obtenção de financiamento: Oliveira-Junior SA; Redação do manuscrito: Martins F, Martinez PF, Oliveira-Junior SA; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Martinez PF, Okoshi MP, Cicogna AC.
Potencial conflito de interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Fundamento:
Embora anormalidades nutricionais, metabólicas e cardiovasculares sejam comuns a diversos experimentos de obesidade, ainda não está esclarecido se tais efeitos são resultantes do tratamento ou da adiposidade corporal.
Objetivo:
Analisar a influência do tratamento e da composição corporal sobre aspectos metabólicos e cardiovasculares de ratos submetidos a dieta hiperlipídica.
Métodos:
Foram utilizados 16 ratos Wistar, distribuídos em dois grupos, Controle (C), tratado com dieta normocalórica (2,93 kcal/g), e Obeso (OB), que recebeu dieta hiperlipídica (3,64 kcal/g). O período de estudo foi de 20 semanas. Posteriormente, foram realizadas análises do comportamento nutricional e murinométrico, glicemia, colesterolemia, lipidemia, pressão arterial sistólica, ecocardiograma e aspectos histológicos do coração.
Resultados:
A dieta hiperlipídica associa-se com manifestações de obesidade, acompanhada de alterações da glicemia, hipertrofia cardiomiocitária e fibrose intersticial do miocárdio. Quando ajustados aos valores de adiposidade, os efeitos metabólicos foram normalizados, enquanto que as alterações morfométricas mantiveram-se diferentes entre os grupos C e OB.
Conclusão:
Conclui-se que a adiposidade está mais associada com anormalidades metabólicas em obesos. A intervenção hiperlipídica mostra-se mais relacionada com modificações morfológicas do coração em experimentos de obesidade induzida por dieta.
O processo de remodelação cardíaca resulta de condições de agressão ou sobrecarga contínua, as quais repercutem em variações moleculares, celulares e intersticiais que se manifestam clinicamente por alterações no tamanho, massa, geometria e função do coração1,2. Nesse aspecto, diversos estudos documentaram a ocorrência de hipertrofia miocárdica e fibrose intersticial, acompanhadas de desordens funcionais em diferentes modelos experimentais, incluindo estudos sobre obesidade exógena, isto é, induzida por dieta3-11. No contexto metabólico, distúrbios relacionados à colesterolemia, à lipidemia e ao metabolismo glicêmico foram também mostrados como comorbidades comuns a modelos experimentais de obesidade induzida por dieta hipercalórica5-7,9-11.
Embora o uso de intervenções dietéticas seja muito comum em investigações sobre a obesidade, poucos estudos fizeram distinção entre respostas específicas do tratamento dietético e efeitos atribuídos à adiposidade. Dietas hiperlipídicas e hipercalóricas, per se, associam-se com diferentes alterações teciduais e sistêmicas em roedores, desvinculadas da ocorrência de obesidade12-15. Por outro lado, inúmeras propriedades endócrinas, parácrinas e autócrinas têm sido atribuídas ao tecido adiposo, evidenciando seu importante papel na coordenação de diferentes anormalidades metabólicas e cardiovasculares16,17.
O presente trabalho foi inicialmente proposto para analisar o perfil nutricional, metabólico e cardiovascular de ratos submetidos à dieta hiperlipídica e hipercalórica. Como hipótese inicial, admitiu-se que a intervenção dietética estivesse associada com a manifestação de obesidade, distúrbios metabólicos, incluindo desordens glicêmicas e dislipidêmicas, e indícios de remodelação cardíaca em roedores. Um segundo propósito foi diferenciar os efeitos provindos de tratamento das respostas decorrentes do aumento da adiposidade, sob a hipótese de que a influência da condição murinométrica suplanta os efeitos associados à dieta.
Métodos
O projeto científico foi analisado e aprovado pelo Comitê de Ética no Uso de Animais (CEUA/ UFMS), estando em conformidade com regimentos do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA).
Animais e Protocolo experimental
Foram utilizados 16 ratos da linhagem Wistar, machos, com 30 dias de idade. Para definição do tamanho amostral, foram considerados estudos prévios já realizados por nosso grupo de pesquisa5. Os animais foram randomicamente distribuídos em dois grupos: Controle (C) e Obeso (OB). O grupo C foi tratado com dieta normocalórica (2,93 kcal/g) e o grupo OB recebeu dieta hiperlipídica e hipercalórica (3,64 kcal/g) durante 20 semanas. Os animais foram mantidos em gaiolas individuais, em temperatura ambiente de 22 ± 2°C, umidade de 55 ± 5%, ciclos de iluminação claro/escuro de 12 horas e livre acesso à água.
As dietas experimentais diferenciavam-se apenas nos níveis de lipídeos, e eram equilibradas quanto à composição proteica, hidratos de carbono, vitaminas e minerais. A dieta normocalórica era constituída de 34,3% do valor energético de proteína, 57,1% de hidratos de carbono e 8,6% de gordura (3,3% de lipídeos insaturados e 5,3% de saturados). A intervenção hiperlipídica foi constituída de 24,0% de proteína, 53,3% de hidratos de carbono e 22,7% de gordura (8,0% de lipídeos insaturados e 14,7% de saturados). Nas duas preparações, foram utilizados: farelo e casca de soja, milho, dextrina, e óleos de palma e de soja, acrescidos de suplementação vitamínica e de mineral18.
Caracterização nutricional e murinométrica
A caracterização nutricional envolveu ingestão alimentar (IA), ingestão calórica (IC) e eficiência energética. A IA foi avaliada diariamente e a IC foi calculada pela fórmula: IA × (valor calórico da dieta)3,7,9,10. Para analisar o consumo energético proveniente apenas de ácidos graxos, considerou-se o cálculo proporcional de lipídeos ingeridos segundo a dieta: IC total × (proporção relativa (%) de lipídeos)7. Com a finalidade de analisar a capacidade de conversão de energia consumida da dieta em massa corporal, foi considerada a eficiência alimentar (EA), obtida a partir da relação entre variação ponderal total (g) e energia total ingerida (kcal)3,7,9,10.
Para caracterização murinométrica, a massa corporal foi mensurada semanalmente, utilizando-se uma balança digital. A variação ponderal foi obtida a partir da diferença entre os valores de massa corporal inicial e final. Para a obtenção das medidas de adiposidade, foi considerada a massa adiposa (MA) procedente das regiões retroperitoneal, epididimal e visceral obtida após a eutanásia5-9. Para estimação da adiposidade corporal total, considerou-se a relação entre a MA dos depósitos segmentares e a massa corporal (MC) final: ΣMA×100/(MC - ΣMA)7,10.
Caracterização metabólica
Para análise da tolerância glicêmica, os animais foram submetidos a jejum por 12 horas, e amostras sanguíneas provenientes da artéria caudal foram utilizadas para a mensuração glicêmica. Em seguida, foi realizada a administração intraperitoneal de glicose a 20% (Glicose Monohidratada, Merck, São Paulo, Brasil), em dosagem equivalente a 2 g/kg. Os níveis glicêmicos foram então avaliados no decorrer de 30, 60, 90, 120, 180 e 240 minutos7,10. Para tanto, utilizou-se o glicosímetro ACCU-CHEK GO KIT (Roche Diagnostic Brazil Ltda, SP, Brazil).
Dois dias após os procedimentos para análise in vivo, os animais foram mantidos em jejum por um período de 12 horas, submetidos à anestesia intraperitoneal com pentobarbital sódico (50 mg/kg) e eutanasiados por decapitação. Amostras sanguíneas foram coletadas, centrifugadas (3000 rpm) e armazenadas para posterior análise. Para a análise bioquímica sérica, foram avaliadas as concentrações séricas de glicose, triglicérides, colesterol total, HDL, LDL, albumina e proteína total por método enzimático com kits específicos.
Caracterização cardiovascular
A caracterização cardiovascular envolveu pressão arterial sistólica, análise ecocardiográfica, avaliação da morfologia cardiopulmonar e morfometria miocárdica. A mensuração da pressão arterial sistólica foi feita ao final do período experimental por meio de pletismografia19, utilizando-se um esfigmomanômetro com especificações Narco Bio-Systems ®, modelo 709-0610 (International Biomedical, Austin, TX, USA).
Dois dias depois, todos os animais foram submetidos à análise de ecocardiografia transtorácica para avaliação da estrutura e função do coração conforme metodologia previamente descrita20-22.
Obtida a massa corporal, os animais foram anestesiados com uma mistura de cloridrato de cetamina (50 mg/kg) e cloridrato de xilidino (1 mg/kg), administrados por via intramuscular. Posteriormente à tricotomia na região anterior do tórax, cada rato foi posicionado em decúbito lateral esquerdo para a realização do ecocardiograma. Para determinação das câmaras cardíacas, foram obtidas imagens em modo monodimensional (modo-M) com o feixe de ultrassom orientado pelas imagens em modo bidimensional, mantendo-se o transdutor em posição paraesternal eixo menor. A imagem do ventrículo esquerdo (VE) foi obtida posicionando-se o cursor do modo-M abaixo do plano da valva mitral no nível dos músculos papilares21. As imagens da aorta e do átrio esquerdo foram obtidas com o cursor do modo-M posicionado ao nível do plano da valva aórtica. As imagens obtidas foram registradas em impressora (modelo UP-890, Sony Co.). As estruturas cardíacas foram medidas, manualmente, com o auxílio de um paquímetro de precisão.
No momento correspondente ao diâmetro máximo da cavidade ventricular, foram mensurados o diâmetro diastólico do VE (DDVE), e espessuras diastólicas da parede posterior do VE (EDPP) e do septo interventricular (EDSIV). No momento de diâmetro mínimo da cavidade, foram avaliados o diâmetro sistólico (DSVE) e espessuras sistólicas da parede posterior (ESPP) e do septo interventricular (ESSIV). O átrio esquerdo (AE) foi medido no momento de seu diâmetro máximo. A massa do VE (MVE) foi calculada de acordo com a seguinte fórmula: MVE = [(DDVE+EDPP+EDSIV)3-(DDVE)3]x1,04. As seguintes variáveis foram derivadas das dimensões acima descritas: espessura relativa do VE (EDPP/DDVE), DDVE/MCF, AE/PC e índice de MVE (IMVE, MVE/PC)“, em que MCF corresponde à massa corporal final (g).
A função sistólica do VE foi avaliada pelos seguintes índices:
– velocidade de encurtamento da parede posterior (VEPP).
A função diastólica foi analisada pelos índices: razão entre os picos de velocidade de fluxo de enchimento inicial (onda E) e da contração atrial (onda A) do fluxo transmitral (E/A), tempo de desaceleração da onda E (TDE) e tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV). Todas as medidas foram feitas pelo mesmo pesquisador, em conformidade com os procedimentos da American Society of Echocardiography23, sendo utilizado um ecocardiógrafo disponível comercialmente (General Electric Medical Systems, Vivid S6, Tirat Carmel, Israel) equipado com um transdutor eletrônico de multifrequência (5- 11,5 MHz).
Para avaliar a morfologia macroscópica, foram medidas as massas de átrios (MAt) e dos ventrículos direito (MVD) esquerdo (MVE), em valores absolutos e em relação à massa corporal final (MCF) e ao comprimento da tíbia. A análise morfométrica do miocárdio, envolvendo a área transversa miocitária e a fração intersticial de colágeno, foi realizada em amostras do VE. Após fixação em solução de formol a 10%24, os fragmentos foram incluídos em blocos de parafina. Em seguida, secções de 7 μm de espessura foram coletadas em lâminas histológicas e coradas com Hematoxilina–Eosina (HE) e Picrosirius Red (PR). Os cortes corados com HE foram utilizados para análise da área seccional transversa, contemplando 50-100 cardiomiócitos por animal24. As lâminas coradas por PR foram utilizadas para a quantificação da fração de colágeno intersticial.
Em relação ao comportamento nutricional e murinométrico, apesar de exibir ingestão alimentar inferior e consumo calórico inalterado em relação ao grupo C, os animais do grupo OB mostraram maiores valores de ingestão de lipídeos, eficiência energética, massa corporal, variação ponderal e adiposidade, em comparação aos controles (Tabela 1).
Média e desvio-padrão do comportamento nutricional e murinométrico
Variáveis
Grupo
Valor de p
Controle (C)
Obeso (OB)
Ingestão Alimentar (g/dia)
28,8 ± 3,0
22,6 ± 1,8
0,0002*
ICT (kcal/dia)
84,3 ± 8,6
82,2 ± 6,7
0,5864
ICT · Lipídeos (kcal)
708 ± 73
1956 ± 159
< 0,001*
E. Energética (kcal/g)
0,030 ± 0,003
0,036 ± 0,003
0,0007*
Massa Corporal Final (g)
506 ± 59
575 ± 60
0,0369*
Variação Ponderal (%)
230 ± 35
269 ± 36
0,0415*
Adiposidade
4,89 ± 1,26
8,18 ± 1,47
0,0003*
ICT: ingestão calórica total; ICT · Lipídeos: ingestão calórica total, proporcional aos lipídeos; E Energética: eficiência energética;
p < 0,05 vs. C; teste t de Student.
No contexto metabólico, lipidemia, colesterolemia, proteína e albumina não foram diferentes entre os grupos. No entanto, os níveis de glicose foram diferentes entre os grupos, constatando-se hiperglicemia no grupo OB (Tabela 2).
Média e desvio-padrão do perfil bioquímico e tolerância glicêmica
Variáveis
Grupo
Valor de p
Controle (C)
Obeso (OB)
Triglicérides
68,8 ± 11,5
78,9 ± 15,5
0,1650
Colesterol (mg/dL)
67,8 ± 7,5
72,6 ± 14,3
0,4138
HDL (mg/dL)
22,5 ± 2,7
22,1 ± 3,0
0,7639
LDL (mg/dL)
31,4 ± 4,6
34,8 ± 9,4
0,3774
VLDL (mg/dL)
13,9 ± 2,4
15,8 ± 3,2
0,1991
Proteína (mg/dL)
5,74 ± 0,32
5,75 ± 0,18
0,9700
Albumina (mg/dL)
3,23 ± 0,18
3,25 ± 0,07
0,8147
Glicemia (mg/dL)
87,8 ± 6,4
97,0 ± 10,2
0,0480*
ASC
27699 ± 3109
29366 ± 6123
0,5036
HDL: lipoproteínas de alta densidade; LDL: lipoproteínas de baixa densidade; VLDL: lipoproteínas de muito baixa densidade; ASC: área sob a curva de tolerânciaglicêmica;
p<0,05 vs. C; teste t de Student.
Corroborando com esses achados, o grupo OB revelou alterada tolerância glicêmica em relação ao C (Figura 1), embora os valores de área sob a curva de glicemia não tenham sido alterados. Na análise de covariância, ajustando-se os resultados aos valores de adiposidade, verificou-se que os níveis de glicose mostraram-se normalizados em ambos os grupos (C, 93 ± 4; OB, 94 ± 4 mg/dL, p > 0,05).
Comportamento da glicemia obtido no teste de tolerância à glicose. Traçado azul: Grupo Controle (C); Traçado vermelho: Grupo Obeso (OB). * p < 0,05 vs. C; ANOVA e teste de Bonferroni.
Levando-se em conta os resultados cardiovasculares in vivo, a pressão arterial sistólica e as medidas de função cardíaca não foram alteradas pela dieta. No contexto estrutural, apenas o diâmetro de átrio esquerdo, em valores absolutos, revelou-se ampliado no grupo OB (Tabela 3).
Média e desvio-padrão da pressão arterial sistólica e descritores de morfologia e desempenho funcional do cora
Variáveis
Grupo
Valor de p
Controle (C)
Obeso (OB)
PAS (mg/dL)
115 ± 7
118 ± 19
0,6687
Frequência cardíaca (bpm)
233 ± 27
235 ± 19
0,8401
Átrio esquerdo (mm)
5,50 ± 0,52
6,00 ± 0,37
0,0429*
AE/AO
1,37 ± 0,11
1,40 ± 0,10
0,5200
MVE (g)
0,86 ± 0,17
0,94 ± 0,13
0,2867
DDVE (mm)
8,44 ± 0,68
8,92 ± 0,59
0,1564
DSVE (mm)
4,14 ± 0,55
4,56 ± 0,66
0,1980
EDPP (mm)
1,39 ± 0,06
1,40 ± 0,07
0,8528
EDSIV (mm)
1,40 ± 0,05
1,40 ± 0,06
0,9669
Esp. Relativa
0,33 ± 0,02
0,31 ± 0,02
0,1188
Enc. Endocárdio (mm)
51,0 ± 2,9
49,1 ± 4,8
0,3366
VEPP (mm/s)
1,64 ± 0,22
1,46 ± 0,11
0,0638
FE (ml)
0,88 ± 0,02
0,87 ± 0,04
0,2954
E/A
1,45 ± 0,21
1,42 ± 0,17
0,7721
TDE
48,6 ± 6,3
48,5 ± 8,4
0,9736
TRIV
30,1 ± 2,9
27,9 ± 2,7
0,1335
TRIV/ R-R
59,2 ± 6,2
55,0 ± 3,8
0,1201
PAS: pressão arterial sistólica; AE/AO: relação entre os diâmetros do átrio esquerdo (AE) e da artéria aorta (AO); MVE: massa de ventrículo de esquerdo (VE);DDVE: diâmetro diastólico do VE; DSVE: diâmetro sistólico do VE; EDPP: espessura diastólica da parede posterior do VE; EDSIV: espessura diastólica do septointerventricular; Esp. Relativa: relação entre a espessura sistólica da parede posterior e o DDVE; Enc. Endocárdico: encurtamento endocárdico; VEPP: velocidadede encurtamento da parede posterior do VE; FE: fração de ejeção; E/A: relação entre as ondas E e A do fluxo transmitral; TDE: tempo de desaceleração da ondaE; TRIV: tempo de relaxamento isovolumétrico do VE; TRIV/ R-R: relação entre TRIV e intervalo R-R da frequência cardíaca;
p < 0,05 vs. C; teste t de Student.
Além disso, embora os grupos tenham mostrado valores similares de morfologia macroscópica, o grupo OB apresentou maiores medidas de área seccional transversa dos cardiomiócitos e fração intersticial de colágeno em comparação com o grupo C (Tabela 4).
Média e desvio-padrão dos estimadores de morfologia macro e microscópica do coração
Variáveis
Grupo
valor de p
Controle (C)
Obeso (OB)
MAt (mg)
119 ± 35
145 ± 30
0,1327
MVD (mg)
300 ± 41
303 ± 52
0,9295
MVE (mg)
796 ± 94
805 ± 82
0,8351
MA/MC (mg/g)
0,245 ± 0,074
0,263 ± 0,048
0,5610
MVD/MC (mg/g)
0,619 ± 0,101
0,546 ± 0,059
0,1013
MVE/MC (mg/g)
1,64 ± 0,22
1,46 ± 0,11
0,0638
ASC (μm2)
94,9 ± 6,5
103,1 ± 3,2
0,0190*
FIC (%)
2,20 ± 1,08
4,33 ± 2,58
0,0486*
MAt: massa de átrios; MVD: massa de ventrículo direito; MVE: massa de ventrículo esquerdo; MA/MC: relação entre MA e massa corporal final; MVD/MC: relaçãoentre massa de ventrículo direito e massa corporal final; MVE/MC: relação entre MVE e massa corporal final; ASC: área seccional transversa dos cardiomiócitos; FIC: fração intersticial de colágeno;
p < 0,05 vs. C; teste t de Student.
Ajustando-se os valores de morfometria aos índices de adiposidade, não se verificou diferença no comportamento das variáveis ASC (C, 95 ± 3; OB, 103 ± 3 μm2, p < 0,05) e FIC (C, 2 ± 1; OB, 5 ± 1%, p < 0,05).
Discussão
De acordo com a hipótese primária do presente trabalho, a dieta hiperlipídica associa-se com manifestação de obesidade, distúrbios metabólicos e ocorrência de remodelação cardíaca em roedores. Os resultados confirmaram, em grande parte, essa premissa, levando-se em conta que a ocorrência de obesidade foi acompanhada de hiperglicemia, tolerância glicêmica alterada e indicadores morfométricos de remodelação cardíaca nos animais tratados com dieta hiperlipídica e hipercalórica. Contudo, embora as alterações glicêmicas se mostrassem diretamente relacionadas com a condição murinométrica, os achados cardíacos decorreram de fatores associados com a dieta, independentemente da adiposidade, confirmando apenas parcialmente a segunda hipótese postulada.
Em consideração aos efeitos da dieta sobre o comportamento nutricional e a adiposidade, apesar do consumo calórico inalterado entre os grupos, o grupo OB exibiu maiores medidas de ingestão lipídica e eficiência energética em comparação ao grupo C. Como resultado, os índices de massa corporal foram mais elevados nos animais OB. Classicamente, em razão da maior densidade energética dos lipídeos25, a ingestão de dietas hiperlipídicas culmina em acúmulo de reservas corporais e crescimento adiposo. Nesse contexto, o aumento de massa corporal foi resultante, provavelmente, do desenvolvimento da adiposidade, corroborando o quadro de obesidade, o que está em conformidade com achados prévios3-10.
Por conseguinte, no aspecto metabólico, a ocorrência de hiperglicemia e alterada tolerância glicêmica do grupo OB foi decorrente, principalmente, da obesidade. A hipertrofia do tecido adiposo está associada com a produção de citocinas inflamatórias, que podem desencadear hiperglicemia e resistência à insulina, resultando em alterada tolerância glicêmica16,17. Os achados de glicemia conferem com diferentes evidências da literatura que constataram que a obesidade induzida por dieta hiperlipídica se associou com alterações no metabolismo de glicose e insulina5,10,11. Em contrapartida, lipidemia e colesterolemia não foram modificadas pelo tratamento (Tabela 2). Em relação à lipidemia, é possível que a insulina, mantendo-se elevada, tenha estimulado a captação de triglicerídeos nos adipócitos, contribuindo para a adipogênese e inibindo a lipólise, podendo amenizar o aumento de trigliceridemia26. Por sua vez, a colesterolemia inalterada pode estar ligada aos níveis equivalentes de colesterol nas dietas experimentais. Alterações nos níveis de colesterol têm sido presentes somente quando colesterol oxidado é adicionado à composição da dieta27,28. Certamente, outros estudos devem ser desenvolvidos para melhor explicar esses achados, que são divergentes de outras investigações da literatura.
Analisando-se o aspecto cardiovascular, a pressão arterial sistólica não foi afetada pela obesidade induzida por dieta. Em estudo recente8, embora o aumento do tecido adiposo tenha levado a alterações metabólicas e hormonais, não se verificou alteração na pressão arterial após 15 e 30 semanas. Previamente, mostramos que a pressão arterial sistólica de ratos com obesidade induzida por dieta foi afetada após indução de estresse físico6 e pela progressão do protocolo experimental, ainda que os níveis de pressão arterial se mantivessem inalterados ao final do experimento7. Portanto, não se descarta a possibilidade de distúrbios de pressão arterial no presente modelo experimental; mais estudos necessitam ser feitos para adicionais esclarecimentos.
Da mesma forma, o estudo ecocardiográfico e a análise morfológica macroscópica não mostraram alterações significativas de estrutura e função do coração. Embora divergente de outros estudos5,7,10, considerando-se que a remodelação cardíaca envolve um processo complexo de adaptação e defesa do músculo cardíaco frente a períodos crônicos de sobrecarga, a possibilidade de essas respostas não terem ocorrido durante o período deste experimento (20 semanas) não pode ser descartada. Tal fato é corroborado por um estudo prévio8, em que somente a partir de 15 semanas, a sobrecarga devido à dieta e/ou condição biométrica causou importante agressão ao coração, o qual se remodelou continuamente até a 30ª semana. Ainda, as variáveis morfológicas microscópicas mostraram-se alteradas com a dieta hiperlipídica, sustentando um indício da ocorrência de remodelação cardíaca.
Intrigantemente, a hipertrofia miocárdica e a fibrose intersticial não foram moduladas pela maior adiposidade no grupo OB, realçando a dieta como principal determinante da remodelação cardíaca. Os lipídeos saturados são os principais combustíveis metabólicos para o coração29-31 e, antagonicamente, o acúmulo de lipídios em excesso pode estimular a sobrecarga mitocondrial e ativar mecanismos moleculares de remodelação cardíaca31. Como resultado, lipotoxicidade31 e/ou estresse oxidativo32 podem estar relacionados com o início da remodelação cardíaca. O acúmulo de produtos de metabolização lipídica é gerador de potenciais substratos intracelulares para a ocorrência de processos não-oxidativos e danosos, como formação de diacilglicerol e síntese de ceramida, os quais fomentam vias moleculares de hipertrofia cardiomiocitária, apoptose e fibrose intersticial31. Além disso, radicais livres procedentes da oxidação de lipídeos promovem dano celular por meio do dano oxidativo em proteínas e DNA32, além de interagirem com inúmeras vias celulares que regulam hipertrofia e remodelação intersticial do miocárdio32. Partindo-se dos presentes achados, novos estudos devem ser desenvolvidos com o intuito de se investigar os diferentes mecanismos associados com o desenvolvimento de anormalidades cardiovasculares em modelos experimentais de obesidade induzida por dieta.
Sob essas considerações, pode-se concluir que a ampliada adiposidade corporal é mais associada com anormalidades metabólicas, em comparação com a sobrecarga dietética de lipídeos. Por sua vez, a intervenção hiperlipídica mostra-se mais relacionada com modificações cardíacas em experimentos de obesidade exógena. Analogamente, por meio de correlação canônica, verificamos que o consumo de gordura saturada foi o principal causador de distúrbios variados em modelo experimental de obesidade induzida por dieta hipercalórica com alto aporte de sacarose e ácidos graxos7. O presente estudo é a primeira investigação a diferenciar os efeitos da condição de obesidade das respostas provindas da dieta hiperlipídica. Entretanto, destaca-se a necessidade de que novos estudos sejam desenvolvidos para corroborar ou não evidências aqui obtidas. Sugere-se a alteração da composição da dieta, considerando-se a introdução isolada de diferentes ácidos graxos, na busca de se esclarecer melhor os efeitos dos diversos componentes do tratamento.
Conclusão
A dieta hiperlipídica foi associada com manifestação de obesidade, hiperglicemia, hipertrofia e fibrose intersticial do miocárdio. Enquanto os distúrbios metabólicos decorreram da obesidade corporal, a remodelação cardíaca mostrou-se diretamente associada com a dieta.
Fontes de financiamento
O presente estudo foi financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pela Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (FUNDECT).
Vinculação acadêmica
Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Fernando Martins pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Agradecimentos
Agradecemos a José C. Georgette e Mário B. Bruno pela assistência técnica.